CN108397939A - 一种基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置。其特征包括：制冷剂、吸收剂、天然气燃烧系统、烟气和火焰换热装置、导热工质换热装置、吸收式热泵发生器、吸收式热泵冷凝器、吸收式热泵节流装置、吸收式热泵蒸发器、吸收式热泵吸收器和吸收式热泵吸收剂循环装置。导热工质换热装置内部流动的导热工质所携带的能量来源可为太阳能集热器系统吸收的热量。烟气和火焰换热装置以及导热工质换热装置可分别独立工作或联合工作，给吸收式空气源热泵提供能量。本发明采用太阳能和天然气互补的能源形式驱动吸收式空气源热泵，利用太阳能降低系统运行成本，利用天然气提高热能供应稳定性，可为建筑热水系统或供暖系统提供热量。

Description

一种基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置

技术领域

本发明涉及热泵装置领域，特别涉及一种基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对生活的舒适度要求也更高，建筑热水系统和采暖系统逐渐成为人们生活的必须设备。现有家庭热水系统主要采用电热水器或燃气热水器，电热水器加热水的费用相对较高，而且热水箱容量有限。燃气热水器加热水的费用较低，但安装相对复杂，存在一定安全隐患。

现有吸收式热泵系统多采用单一能源系统，存在很多缺陷。如传统燃气吸收式热泵可利用天然气作为吸收式热泵热源，但夏季阳光充足的条件下无法有效利用太阳能降低设备运行费用。太阳能吸收式热泵夏季可利用太阳能降低设备运行费用，但是设备供热稳定性无法保证，冬季也往往无法给吸收式热泵系统提供足够的热量。

发明内容

本发明的目的是设计一种高效、稳定、运行成本低的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置。

为达到上述目的，本发明专利提供了一种基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，包括制冷剂、吸收剂、天然气燃烧系统、烟气和火焰换热装置、导热工质换热装置、吸收式热泵发生器、吸收式热泵冷凝器、吸收式热泵节流装置、吸收式热泵蒸发器、吸收式热泵吸收器和吸收式热泵吸收剂循环装置。

上述技术方案中，制冷剂和吸收剂组成吸收式空气源热泵装置工质。

上述技术方案中，吸收剂被加热后可蒸发出气态制冷剂，制冷剂蒸发过程吸收热量。

上述技术方案中，气态制冷剂可被吸收剂吸收，制冷剂吸收过程放出热量。

上述技术方案中，天然气燃烧系统可将天然气的化学能转化为热能。

上述技术方案中，烟气和火焰换热装置以及导热工质换热装置安装在吸收式热泵发生器上。

上述技术方案中，烟气和火焰换热装置利用天然气燃烧系统产生的热能为吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量。

上述技术方案中，导热工质换热装置内部有导热工质循环流动。

上述技术方案中，导热工质换热装置利用导热工质携带的热能为吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量。

上述技术方案中，吸收式热泵发生器、吸收式热泵冷凝器、吸收式热泵节流装置、吸收式热泵蒸发器和吸收式热泵吸收器由管道依次顺序连接，组成制冷剂流动通路。

上述技术方案中，吸收式热泵发生器和吸收式热泵吸收器由吸收式热泵吸收剂循环装置连接，组成吸收剂流动循环回路。

上述技术方案中，吸收剂在吸收式热泵发生器内被烟气和火焰换热装置以及导热工质换热装置加热，蒸发出气态制冷剂。

上述技术方案中，吸收式热泵冷凝器装有换热装置。

上述技术方案中，气态制冷剂通过管道进入吸收式热泵冷凝器后通过换热装置被吸收式热泵冷凝器侧冷源冷却为液态制冷剂。

上述技术方案中，气态制冷剂冷凝成液态制冷剂过程通过换热装置向吸收式热泵冷凝器侧冷源放出热量。

上述技术方案中，液态制冷剂通过管道流经吸收式热泵节流装置后温度降低，进入吸收式热泵蒸发器。

上述技术方案中，吸收式热泵蒸发器装有换热装置。

上述技术方案中，低温液态制冷剂在吸收式热泵蒸发器内通过换热装置吸收空气中的热量蒸发为气态制冷剂。

上述技术方案中，吸收式热泵吸收器装有换热装置。

上述技术方案中，气态制冷剂通过管道进入吸收式热泵吸收器后被吸收剂吸收。

上述技术方案中，气态制冷剂被吸收剂吸收过程通过换热装置向吸收式热泵吸收器侧冷源放出热量。

上述技术方案中，吸收式热泵吸收剂循环装置装有节流装置和动力装置。

上述技术方案中，吸收式热泵吸收剂循环装置的动力装置将吸收剂从吸收式热泵吸收器输送到吸收式热泵发生器。

上述技术方案中，吸收剂从吸收式热泵发生器流经吸收式热泵吸收剂循环装置的节流装置后进入吸收式热泵吸收器。

上述技术方案中，导热工质换热装置内部流动的导热工质所携带的能量来源可为从平板式太阳能集热器系统吸收的热量、真空管式太阳能集热器系统吸收的热量或槽式太阳能集热器系统吸收的热量。

上述技术方案中，吸收式热泵冷凝器侧冷源吸收的热量可为建筑热水系统或供暖系统提供热量。

上述技术方案中，吸收式热泵吸收器侧冷源吸收的热量可为建筑热水系统或供暖系统提供热量。

上述技术方案中，烟气和火焰换热装置以及导热工质换热装置可分别独立工作给吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量，或可联合工作给吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量。

上述技术方案中，制冷剂和吸收剂可分别采用水和溴化锂水溶液，或可分别采用氨气和氨水溶液。

上述技术方案中，烟气和火焰换热装置、导热工质换热装置、吸收式热泵冷凝器换热装置、吸收式热泵蒸发器换热装置和吸收式热泵吸收器换热装置可采用管式换热装置、套管式换热装置、管壳式换热装置和板式换热装置。

上述技术方案中，吸收式热泵吸收剂循环装置的动力装置可采用溶液泵或压缩机。

上述技术方案中，吸收式热泵节流装置和吸收式热泵吸收剂循环装置的节流装置可采用节流阀。

本专利与现有技术相比优点如下：多能源驱动的吸收式空气源热泵装置夏季可有效利用太阳能为吸收式空气源热泵装置提供热能，通过吸收式热泵系统实现比传统太阳能热水系统更高的能源利用效率。当用户侧需热量过大或冬季太阳能不足的工况下，可采用天燃气作为能源，保障系统稳定持续运行。本专利利用吸收式热泵技术可有效提高太阳能和空气能的利用效率，显著降低供热成本。通过集中供热不仅可以提高天然气燃烧效率，同时也避免了家用燃气热水器的种种安全隐患。

附图说明

图1为本发明基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置示意图。

图中：1-制冷剂，2-吸收剂，3-天然气燃烧系统，4-烟气和火焰换热装置，5-导热工质换热装置，6-吸收式热泵发生器，7-吸收式热泵冷凝器，8-吸收式热泵节流装置，9-吸收式热泵蒸发器，10-吸收式热泵吸收器，11-吸收式热泵吸收剂循环装置，12-槽式太阳能集热器系统，13-吸收式热泵吸收器侧冷源，14-换热装置，15-动力装置，16-换热装置，17-吸收式热泵冷凝器侧冷源，18-换热装置、19-空气和20-节流装置。

具体实施方式

以下通过具体实施方式来详细说明本发明的技术方案，以下的实例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

如图1所示，本发明提供一种基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，包括制冷剂1、吸收剂2、天然气燃烧系统3、烟气和火焰换热装置4、导热工质换热装置5、吸收式热泵发生器6、吸收式热泵冷凝器7、吸收式热泵节流装置8、吸收式热泵蒸发器9、吸收式热泵吸收器10和吸收式热泵吸收剂循环装置11。

所述制冷剂1和吸收剂2组成吸收式空气源热泵装置工质。

所述吸收剂2被加热后可蒸发出气态制冷剂1，制冷剂1蒸发过程吸收热量。

所述气态制冷剂1可被吸收剂2吸收，制冷剂1吸收过程放出热量。

所述天然气燃烧系统3可将天然气的化学能转化为热能。

所述烟气和火焰换热装置4以及导热工质换热装置5安装在吸收式热泵发生器6上。

所述烟气和火焰换热装置4利用天然气燃烧系统产生的热能为吸收式热泵发生器6中制冷剂1从吸收剂2中蒸发提供能量。

所述导热工质换热装置4内部有导热工质循环流动。

所述导热工质换热装置4利用导热工质携带的热能为吸收式热泵发生器6中制冷剂1从吸收剂2中蒸发提供能量。

所述吸收式热泵发生器6、吸收式热泵冷凝器7、吸收式热泵节流装置8、吸收式热泵蒸发器9和吸收式热泵吸收器10由管道依次顺序连接，组成制冷剂1流动通路。

所述吸收式热泵发生器6和吸收式热泵吸收器10由吸收式热泵吸收剂循环装置11连接，组成吸收剂2流动循环回路。

所述吸收剂2在吸收式热泵发生器6内被烟气和火焰换热装置4以及导热工质换热装置5加热，蒸发出气态制冷剂1。

所述吸收式热泵冷凝器7装有换热装置16。

所述气态制冷剂1通过管道进入吸收式热泵冷凝器7后通过换热装置16被吸收式热泵冷凝器侧冷源17冷却为液态制冷剂1。

所述气态制冷剂1冷凝成液态制冷剂1过程通过换热装置16向吸收式热泵冷凝器侧冷源17放出热量。

所述液态制冷剂1通过管道流经吸收式热泵节流装置8后温度降低，进入吸收式热泵蒸发器9。

所述吸收式热泵蒸发器9装有换热装置18。

所述低温液态制冷剂1在吸收式热泵蒸发器9内通过换热装置18吸收空气19中的热量蒸发为气态制冷剂1。

所述吸收式热泵吸收器10装有换热装置14。

所述气态制冷剂1通过管道进入吸收式热泵吸收器10后被吸收剂2吸收。

所述气态制冷剂1被吸收剂2吸收过程通过换热装置14向吸收式热泵吸收器侧冷源13放出热量。

所述吸收式热泵吸收剂循环装置11装有节流装置20和动力装置15。

所述吸收式热泵吸收剂循环装置的动力装置15将吸收剂2从吸收式热泵吸收器10输送到吸收式热泵发生器6。

所述吸收剂2从吸收式热泵发生器6流经吸收式热泵吸收剂循环装置的节流装置20后进入吸收式热泵吸收器10。

所述导热工质换热装置5内部流动的导热工质所携带的能量来源为从槽式太阳能集热器系统12吸收的热量。

所述吸收式热泵冷凝器侧冷源17吸收的热量为建筑热水系统提供热量。

所述吸收式热泵吸收器侧冷源13吸收的热量为建筑热水系统提供热量。

所述烟气和火焰换热装置4以及导热工质换热装置5联合工作给吸收式热泵发生器6中制冷剂1从吸收剂2中蒸发提供能量。

所述制冷剂1和吸收剂2分别采用水和溴化锂水溶液。

所述烟气和火焰换热装置4、导热工质换热装置5、吸收式热泵冷凝器换热装置16、吸收式热泵蒸发器换热装置18和吸收式热泵吸收器换热装置14采用板式换热装置。

所述吸收式热泵吸收剂循环装置11的动力装置15采用溶液泵。

所述吸收式热泵节流装置8和吸收式热泵吸收剂循环装置的节流装置20采用节流阀。

Claims (9)

1.一种基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其组成包括：制冷剂、吸收剂、天然气燃烧系统、烟气和火焰换热装置、导热工质换热装置、吸收式热泵发生器、吸收式热泵冷凝器、吸收式热泵节流装置、吸收式热泵蒸发器、吸收式热泵吸收器和吸收式热泵吸收剂循环装置，其特征在于：

所述制冷剂和吸收剂组成吸收式空气源热泵装置工质；

所述吸收剂被加热后可蒸发出气态制冷剂，制冷剂蒸发过程吸收热量；

所述气态制冷剂可被吸收剂吸收，制冷剂吸收过程放出热量；

所述天然气燃烧系统可将天然气的化学能转化为热能；

所述烟气和火焰换热装置以及导热工质换热装置安装在吸收式热泵发生器上；

所述烟气和火焰换热装置利用天然气燃烧系统产生的热能为吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量；

所述导热工质换热装置内部有导热工质循环流动；

所述导热工质换热装置利用导热工质携带的热能为吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量；

所述吸收式热泵发生器、吸收式热泵冷凝器、吸收式热泵节流装置、吸收式热泵蒸发器和吸收式热泵吸收器由管道依次顺序连接，组成制冷剂流动通路；

所述吸收式热泵发生器和吸收式热泵吸收器由吸收式热泵吸收剂循环装置连接，组成吸收剂流动循环回路；

所述吸收剂在吸收式热泵发生器内被烟气和火焰换热装置以及导热工质换热装置加热，蒸发出气态制冷剂；

所述吸收式热泵冷凝器装有换热装置；

所述气态制冷剂通过管道进入吸收式热泵冷凝器后通过换热装置被吸收式热泵冷凝器侧冷源冷却为液态制冷剂；

所述气态制冷剂冷凝成液态制冷剂过程通过换热装置向吸收式热泵冷凝器侧冷源放出热量；

所述液态制冷剂通过管道流经吸收式热泵节流装置后温度降低，进入吸收式热泵蒸发器；

所述吸收式热泵蒸发器装有换热装置；

所述低温液态制冷剂在吸收式热泵蒸发器内通过换热装置吸收空气中的热量蒸发为气态制冷剂；

所述吸收式热泵吸收器装有换热装置；

所述气态制冷剂通过管道进入吸收式热泵吸收器后被吸收剂吸收；

所述气态制冷剂被吸收剂吸收过程通过换热装置向吸收式热泵吸收器侧冷源放出热量；

所述吸收式热泵吸收剂循环装置装有节流装置和动力装置；

所述吸收式热泵吸收剂循环装置的动力装置将吸收剂从吸收式热泵吸收器输送到吸收式热泵发生器；

所述吸收剂从吸收式热泵发生器流经吸收式热泵吸收剂循环装置的节流装置后进入吸收式热泵吸收器。

2.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：导热工质换热装置内部流动的导热工质所携带的能量来源可为从平板式太阳能集热器系统吸收的热量、真空管式太阳能集热器系统吸收的热量或槽式太阳能集热器系统吸收的热量。

3.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：吸收式热泵冷凝器侧冷源吸收的热量可为建筑热水系统或供暖系统提供热量。

4.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：吸收式热泵吸收器侧冷源吸收的热量可为建筑热水系统或供暖系统提供热量。

5.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：烟气和火焰换热装置以及导热工质换热装置可分别独立工作给吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量，或可联合工作给吸收式热泵发生器中制冷剂从吸收剂中蒸发提供能量。

6.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：制冷剂和吸收剂可分别采用水和溴化锂水溶液，或可分别采用氨气和氨水溶液。

7.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：烟气和火焰换热装置、导热工质换热装置、吸收式热泵冷凝器换热装置、吸收式热泵蒸发器换热装置和吸收式热泵吸收器换热装置可采用管式换热装置、套管式换热装置、管壳式换热装置和板式换热装置。

8.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：吸收式热泵吸收剂循环装置的动力装置可采用溶液泵或压缩机。

9.权利要求1所述的基于多能源驱动的吸收式空气源热泵装置，其特征是：吸收式热泵节流装置和吸收式热泵吸收剂循环装置的节流装置可采用节流阀。